विद्युत संचालक क्या हैं?
विद्युत संचालक क्या है?
विद्युत संचालक की परिभाषा
विद्युत संचालक को एक पदार्थ के रूप में परिभाषित किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन के कारण विद्युत आवेश के सुगम प्रवाह की अनुमति देता है।
विद्युत संचालक को एक वस्तु या पदार्थ के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक या एक से अधिक दिशाओं में आवेश के प्रवाह की अनुमति देता है। धातु से बने पदार्थ सामान्य विद्युत संचालक होते हैं, क्योंकि धातुओं में उच्च संचालन और कम प्रतिरोध होता है।
विद्युत संचालक इलेक्ट्रॉनों को एक ड्रिफ्ट वेग से अणुओं के बीच यात्रा करने की अनुमति देते हैं, जो विशिष्ट ऊर्जा स्तर द्वारा समर्थित होता है जो स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन गति को समर्थित करता है। ये संचालक ऐसे अणुओं से बने होते हैं जिनमें विद्युत या ऊष्मीय प्रभाव द्वारा आसानी से उत्तेजित किए जा सकने वाले वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं। इलेक्ट्रॉन का वैलेंस बैंड से चालक बैंड में संक्रमण एक सकारात्मक छेद छोड़ देता है, जो आवेश गति में योगदान देता है।
विद्युत संचालक धातु, धातु मिश्रण, विद्युत लवण, या कुछ ग्राफाइट और चालक बहुलक जैसे गैर-धातुओं हो सकते हैं। ये पदार्थ विद्युत (अर्थात् आवेश का प्रवाह) को आसानी से गुजरने की अनुमति देते हैं।
संचालक धारा का चालन करता है
एक संचालक में धारा, इसके अनुप्रस्थ-खंड के माध्यम से आवेश के प्रवाह की दर को दर्शाती है, जो विद्युत क्षेत्र और संचालक की संचालकता से सीधे समानुपातिक होती है। यह विद्युत क्षेत्र संचालक पर वोल्टेज अंतर से उत्पन्न होता है, जबकि संचालकता यह मापती है कि पदार्थ आवेश के प्रवाह की अनुमति देता है।
जब एक संचालक पर वोल्टेज अंतर लगाया जाता है, तो चालक बैंड में इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करते हैं और वोल्टेज स्रोत के नकारात्मक सिरे से सकारात्मक सिरे की ओर ड्रिफ्ट करना शुरू कर देते हैं। धारा की दिशा इलेक्ट्रॉन गति की दिशा के विपरीत होती है, क्योंकि धारा सकारात्मक आवेश के प्रवाह के रूप में परिभाषित की जाती है। इलेक्ट्रॉन संचालक में अणुओं और अन्य इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं, जिससे प्रतिरोध और ऊष्मा उत्पन्न होती है। प्रतिरोध यह मापता है कि पदार्थ कितना आवेश के प्रवाह का विरोध करता है।
संचालक में धारा कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे:
संचालक पर वोल्टेज अंतर
संचालक की लंबाई और अनुप्रस्थ-खंड का क्षेत्रफल
पदार्थ का तापमान और संरचना
पदार्थ में विकार या दोषों की उपस्थिति
विद्युत संचालक के गुण
उनकी संचालकता उच्च होती है और प्रतिरोध कम होता है
उनके चालक बैंड में बहुत सारे स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन होते हैं
उनके वैलेंस बैंड और चालक बैंड के बीच कोई ऊर्जा अंतराल नहीं होता
उनके पास धनात्मक आयनों का जालिका होता है जो इलेक्ट्रॉन क्लाउड से घिरा होता है
उनके अंदर शून्य विद्युत क्षेत्र और शून्य आवेश घनत्व होता है
उनके सतह पर फ्री आवेश होते हैं
उनका विद्युत क्षेत्र उनकी सतह के लंबवत होता है
संचालक के प्रकार
ओह्मिक संचालक
ओह्मिक संचालक वे पदार्थ होते हैं जो किसी भी वोल्टेज अंतर और तापमान के लिए ओह्म के नियम का पालन करते हैं। उनके बीच वोल्टेज और धारा के बीच एक रैखिक संबंध होता है, जिसका अर्थ है कि उनका प्रतिरोध स्थिर होता है। सामान्य शर्तों पर अधिकांश धातुओं को ओह्मिक संचालक माना जाता है।
गैर-ओह्मिक संचालक
गैर-ओह्मिक संचालक वे पदार्थ होते हैं जो किसी भी वोल्टेज अंतर या तापमान के लिए ओह्म के नियम का पालन नहीं करते। उनके बीच वोल्टेज और धारा के बीच एक गैर-रैखिक संबंध होता है, जिसका अर्थ है कि उनका प्रतिरोध लगाए गए वोल्टेज के साथ बदलता है। गैर-ओह्मिक संचालक ऋणात्मक प्रतिरोध दिखा सकते हैं, जहाँ धारा वोल्टेज के बढ़ने के साथ घटती है, या सकारात्मक प्रतिरोध, जहाँ धारा वोल्टेज के बढ़ने के साथ बढ़ती है, लेकिन समानुपातिक नहीं। कुछ गैर-ओह्मिक संचालकों के पास एक थ्रेशहोल्ड वोल्टेज हो सकता है, जिसके नीचे कोई धारा प्रवाहित नहीं होती।
ठोस संचालक
ठोस संचालक वे पदार्थ होते हैं जिनकी निश्चित आकृति और आयतन होता है। उन्हें धातुज और गैर-धातुज संचालक में विभाजित किया जा सकता है।
धातुज संचालक: ये धातु या धातु मिश्रण होते हैं जिनकी चालकता उच्च होती है और प्रतिरोधकता कम होती है। उनकी संरचना धनात्मक आयनों का जालिका होता है जो स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों के सागर से घिरा होता है। धातुज संचालकों के कुछ उदाहरण हैं चांदी, तांबा, सोना, एल्युमिनियम, लोहा, ब्रास, ब्रोंज, आदि।
गैर-धातुज संचालक: ये गैर-धातुओं के पदार्थ होते हैं जिनकी संरचना में कुछ स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन या आयन होते हैं। उनकी चालकता धातुओं की तुलना में कम होती है और प्रतिरोधकता अधिक होती है। गैर-धातुज संचालकों के कुछ उदाहरण हैं ग्राफाइट, कार्बन नैनोट्यूब, ग्राफीन, आदि।
तरल संचालक
तरल संचालक: वे पदार्थ होते हैं जिनकी निश्चित आकृति नहीं होती लेकिन निश्चित आयतन होता है। उन्हें धातुज और गैर-धातुज संचालक में विभाजित किया जा सकता है।
धातुज संचालक: ये धातुओं के पदार्थ होते हैं जो कमरे के तापमान पर या गर्म करने पर तरल अवस्था में होते हैं। उनकी चालकता उच्च होती है और प्रतिरोधकता कम होती है। उनकी संरचना ठोस धातुओं की तरह होती है, लेकिन अधिक अणु-अणु दूरी और गतिशीलता के साथ। धातुज तरल संचालक का एक उदाहरण है पारा।
गैर-धातुज संचालक:
